KR20180046191A - 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20180046191A
KR20180046191A KR1020160141143A KR20160141143A KR20180046191A KR 20180046191 A KR20180046191 A KR 20180046191A KR 1020160141143 A KR1020160141143 A KR 1020160141143A KR 20160141143 A KR20160141143 A KR 20160141143A KR 20180046191 A KR20180046191 A KR 20180046191A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
process tube
heater block
heating
block
heat
Prior art date
Application number
KR1020160141143A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101945264B1 (ko
Inventor
김병훈
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020160141143A priority Critical patent/KR101945264B1/ko
Publication of KR20180046191A publication Critical patent/KR20180046191A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101945264B1 publication Critical patent/KR101945264B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/205—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy using reduction or decomposition of a gaseous compound yielding a solid condensate, i.e. chemical deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate

Abstract

본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 복수의 웨이퍼가 적재된 웨이퍼 보트를 내부에 수용하는 공정 튜브; 상기 공정 튜브를 내부에 수용하는 히터 블록; 상기 히터 블록의 상부에 배치되어 상기 공정 튜브를 덮는 커버 블록; 및 상기 히터 블록의 내측면에 배치되어 상기 공정 튜브를 가열하는 열선;을 포함할 수 있다. 상기 히터 블록은 상기 공정 튜브보다 상부로 연장되어 상기 커버 블록과 함께 상기 공정 튜브의 상부에 가열 공간을 제공하고, 상기 열선은 상기 공정 튜브보다 상부로 연장되어 상기 가열 공간을 향하는 부분이 상기 가열 공간을 가열할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 웨이퍼 상에 사진, 식각, 확산, 화학기상증착, 이온주입 등의 공정을 선택적으로 반복 수행하여 만들어진다. 이러한 공정 중 화학기상증착 공정은 반응로 내에 공정 가스를 주입하고 수직 방향으로 배치된 복수의 웨이퍼들을 가열하여 각 웨이퍼 상에 박막을 증착시킬 수 있다.
관련 기술들에 따르면, 반응로는 그 둘레에 배치된 히터를 통해 가열되는데, 이에 따라 웨이퍼 중앙(center)의 온도가 상대적으로 낮고, 웨이퍼 가장자리(edge)의 온도가 상대적으로 높아지게 되어 온도 산포에 따른 박막의 품질이 저하되는 문제가 있다.
이에, 당 기술분야에서는 수직형 반응로의 상부에서 열손실이 발생하는 것을 방지하고, 웨이퍼 중앙으로 열전달을 증가시켜 온도 산포를 개선하기 위한 방안이 요구되고 있다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 복수의 웨이퍼가 적재된 웨이퍼 보트를 내부에 수용하는 공정 튜브; 상기 공정 튜브를 내부에 수용하는 히터 블록; 상기 히터 블록의 상부에 배치되어 상기 공정 튜브를 덮는 커버 블록; 및 상기 히터 블록의 내측면에 배치되어 상기 공정 튜브를 가열하는 열선;을 포함할 수 있다.
상기 히터 블록은 상기 공정 튜브보다 상부로 연장되어 상기 커버 블록과 함께 상기 공정 튜브의 상부에 가열 공간을 제공하고, 상기 열선은 상기 공정 튜브보다 상부로 연장되어 상기 가열 공간을 향하는 부분이 상기 가열 공간을 가열하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 수직형 반응로의 상부에서 열손실이 발생하는 것을 방지하고, 웨이퍼 중앙으로 열전달을 증가시켜 온도 산포를 개선할 수 있는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치에서 히터 블록을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 공정 튜브에 구비된 돌출부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 돌출부의 변형예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 커버 블록에 결합된 반사부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8a 및 8b는 반사부의 변형예를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치에서 히터 블록을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 수직형 반응로(vertical-type furnace) 구조를 가지며, 공정 튜브(100), 히터 블록(200), 커버 블록(300), 열선(400)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 열선(400)과 연결되는 제어부(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 공정 튜브(100)는 높이 방향으로 수직하게 연장하여 반응 챔버를 정의할 수 있다. 상기 공정 튜브(100)는 외측 튜브(outer tube)(110) 및 상기 외측 튜브(110) 내에 설치되는 내측 튜브(inner tube)(120)를 포함할 수 있다.
상기 내측 튜브(120)는 상단 및 하단이 개방된 원통 형상을 가지며, 복수의 웨이퍼(W)가 수직 방향(높이 방향)으로 적재된 웨이퍼 보트(130)를 내부에 수용할 수 있다.
상기 외측 튜브(110)는 상단이 폐쇄되고 하단이 개방된 원통 형상을 가지며, 상기 내측 튜브(120)를 밀폐시킬 수 있다. 상기 외측 튜브(110)의 상단은 돔 형상으로 돌출된 구조를 가질 수 있다.
상기 외측 튜브(110)와 내측 튜브(120)는, 예를 들어, 석영, 실리콘 카바이드와 같은 내열성 물질로 이루어질 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 공정 튜브(100)를 지지하기 위한 매니폴드(140)는 상기 외측 튜브(110) 아래에 상기 외측 튜브(110)와 동심원 형상으로 배치될 수 있다. 상기 매니폴드(140)는 상부 및 하부가 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 매니폴드(140)는, 예를 들어, 강철로 이루어질 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 외측 튜브(110)의 하부 개방 단부는 반경 방향으로 돌출하는 플랜지를 가질 수 있고, 상기 플랜지는 상기 매니폴드(140)의 상단에 놓여 지지될 수 있다. 상기 내측 튜브(120)의 하부 개방 단부의 플랜지는 상기 매니폴드(140)의 상단에 놓여 지지될 수 있다. 상기 외측 튜브(110)는, 예를 들어, 상기 플랜지와 상기 매니폴드(140) 사이에 개재되는 오링(o-ring)과 같은 밀봉 부재를 통해서 밀폐될 수 있다.
상기 공정 튜브(100)는 수직 방향으로 탑재된 복수의 웨이퍼(W)들을 지지하는 웨이퍼 보트(130)를 수용할 수 있다. 상기 웨이퍼 보트(130)는 도어 플레이트(160) 상에 지지될 수 있다. 상기 도어 플레이트(160)는 승강 기구(170)에 의해 승강 및 하강하여 상기 웨이퍼 보트(130)를 상기 공정 튜브(100) 내부로 인입 또는 인출할 수 있다.
상기 웨이퍼 보트(130)는, 예를 들어, 대략 25 내지 200매 정도의 웨이퍼(W)들을 탑재할 수 있다.
상기 도어 플레이트(160)는 상기 매니폴드(140)의 하부에 배치되어 상기 공정 튜브(100)를 밀봉시킬 수 있다. 따라서, 상기 도어 플레이트(160)는 상기 공정 튜브(100) 내의 공정 가스 또는 공정 부산물이 상기 매니폴드(140) 및 도어 플레이트(160) 사이에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 도어 플레이트(160)의 하부에는 모터와 같은 구동 기구(180)가 설치되고, 상기 웨이퍼 보트(130)의 하단부로부터 연장되는 회전축은 상기 도어 플레이트(160)의 관통홀을 통해 상기 구동 기구(180)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 도어 플레이트(160) 상의 웨이퍼 보트(130)는 상기 공정 튜브(100) 내에서 회전 가능하도록 지지될 수 있다.
상기 매니폴드(140)의 하단에는 가스 도입관으로서 적어도 하나의 노즐(141)이 설치되고, 상기 노즐(141)은 상기 공정 튜브 내에 공정 가스를 분사할 수 있다. 상기 노즐(141)은 상기 공정 튜브(200)의 하부에서 상기 매니폴드(140)를 관통하여 상기 매니폴드(140) 내부까지 연장할 수 있다. 예를 들면, 상기 노즐(141)은 석영, 스테인레스강 또는 합금을 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 노즐은 상기 도어 플레이트(160)를 관통하도록 설치될 수 있다.
상기 노즐(141)은 가스 유량 제어기(MFC)가 설치된 가스 공급 파이프와 연결되고, 상기 가스 유량 제어기를 통해 원하는 타이밍에 원하는 양의 공정 가스를 공급할 수 있다. 상기 노즐(141)은 증착 공정을 위한 공정 가스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 가스 공급원은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막을 증착하기 위한 공정 가스를 제공할 수 있다.
상기 매니폴드(140)에는 배기관(142)이 설치되어 상기 공정 튜브 내의 가스를 외부로 배출할 수 있다. 상기 배기관(142)은 내측 튜브(120)와 외측 튜브(110) 사이의 공간에 연통될 수 있다. 상기 배기관(142)은 진공 펌프와 같은 배기 장치와 연결되어 상기 공정 튜브 내의 압력이 기 설정된 압력 레벨(진공도)이 되도록 진공 배기를 수행할 수 있다.
상기 히터 블록(200)은 대략 원통 형상을 가지며, 내부 공간(S)을 가져 상기 공정 튜브(100)를 둘러싸는 구조로 내부에 수용할 수 있다. 상기 히터 블록(200)은 히터 베이스(210)에 지지되어 수직으로 설치될 수 있다.
상기 히터 블록(200)은 다층 구조물일 수 있다. 상기 히터 블록(200)은 내벽(220) 및 외벽(230)을 포함하며, 상기 내벽(220)과 외벽(230) 사이에는 냉각 가스 통로(240)가 형성될 수 있다. 상기 외벽(230)의 상부에는 냉각 가스 공급 포트(250)가 구비될 수 있고, 상기 내벽(220)에는 상기 냉각 가스 통로(240)와 상기 내부 공간(S)을 연결시키는 복수의 공급홀(260)이 형성될 수 있다. 냉각 가스가 상기 내부 공간(S) 전체로 널리 퍼지도록 상기 공급홀(260)들은 내벽(220)의 하부로부터 상부까지 기 설정된 위치에 배치될 수 있다. 도면에서는 일부가 하부에 배치된 것으로 예시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 커버 블록(300)은 상기 히터 블록(200)의 상부에 배치되어 상기 공정 튜브(100)를 덮을 수 있다.
상기 커버 블록(300)은 상기 내부 공간(S)과 연결되는 가스 통로(310)를 가질 수 있다. 상기 내부 공간(S) 내의 냉각 가스는 상기 가스 통로(310)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 상기 가스 통로(310)는 수직 가스 통로(311) 및 수평 가스 통로(312)를 포함할 수 있다. 상기 수직 가스 통로(311)는 상기 내부 공간(S)과 연결되고, 상기 수평 가스 통로(312)는 상기 수직 가스 통로(311)로부터 수평 방향으로 연장되어 상기 커버 블록(300)의 외주면에 연결된 배기 파이프(320)와 연결될 수 있다.
상기 히터 블록(200)과 커버 블록(300)은, 예를 들어, 세라믹과 같은 고단열성의 물질을 재질로 하여 이루어질 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 히터 블록(200)은 상기 공정 튜브(100)보다 상부로 더 길게 연장될 수 있다. 즉, 상기 히터 블록(200)의 상부 개방 단부는 상기 공정 튜브(100)의 상면보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 상기 히터 블록(200)의 상부 개방 단부에 배치되는 상기 커버 블록(300)은 상기 히터 블록(200)의 상기 공정 튜브(100)의 상면으로부터 연장된 높이(H)만큼 상기 공정 튜브(100)의 상면과 이격될 수 있다.
상기 히터 블록(200)은 상기 공정 튜브(100)보다 상부로 연장되어 상기 커버 블록(300)과 함께 상기 공정 튜브(100)의 상부에 가열 공간(HS)을 제공할 수 있다.
상기 열선(400)은 상기 히터 블록(200)의 내측면에 배치되어 상기 공정 튜브(100)를 가열할 수 있다. 상기 열선(400)은 상기 내부 공간(S)으로 노출되는 상기 히터 블록(200)의 내벽(220)에 설치될 수 있다.
상기 열선(400)은 상기 히터 블록(200)의 하부 단부에서 상부 단부를 행해 상기 내벽(220)을 따라서 나선 형태로 연장되어 구비될 수 있다. 상기 열선(400)은 외부에서 인가되는 전력에 의해 상기 내부 공간(S) 내의 온도가 원하는 온도 분포를 갖도록 가열할 수 있다.
상기 열선(400)은 상기 공정 튜브(100)보다 상부에 배치될 수 있다. 상기 공정 튜브(100)보다 상부에 배치되는 열선(400)은 상기 가열 공간(HS)을 향하여 노출될 수 있다. 그리고, 상기 가열 공간(HS)을 향하는 열선(400)이 상기 가열 공간(HS)을 가열할 수 있다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 상기 히터 블록(200)은 높이 방향을 따라서 복수의 영역으로 구획될 수 있고, 상기 열선(400)은 상기 히터 블록(200)의 높이 방향을 따라서 구획된 각 영역에 각각 배치될 수 있다. 그리고, 각 영역에서 개별적으로 구동하여 상기 공정 튜브(100)를 가열할 수 있다.
예를 들어, 상기 히터 블록(200)은 높이 방향으로 제1 영역(lower zone)(Z1), 제2 영역(center zone)(Z2) 및 제3 영역(upper zone)(Z3)으로 구획될 수 있다. 여기서, 상기 제1 영역(Z1)은 더미 웨이퍼가 적재된 영역일 수 있고, 상기 제2 영역(Z2)은 박막 증착을 위한 웨이퍼(W)들이 적재된 영역일 수 있고, 상기 제3 영역(Z3)은 상기 가열 공간(HS)이 위치하는 영역일 수 있다.
상기 제1 내지 제3 영역(Z1, Z2, Z3)에는 각각 열선(400a, 400b, 400c)이 배치될 수 있다. 각 영역에 배치된 상기 열선(400a, 400b, 400c)은 개별 구동을 통해서 상기 공정 튜브(100)를 포함한 상기 내부 공간(S)을 가열할 수 있다.
제어부(500)는 상기 제1 내지 제3 영역(Z1, Z2, Z3)에 배치된 상기 열선(400a, 400b, 400c)과 각각 연결되어 각 영역에서의 가열 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(Z1)과 제3 영역(Z3)에서의 가열 온도가 제2 영역(Z2)에서의 가열 온도보다 높게 조절할 수 있다. 특히, 제3 영역(Z3)의 가열 온도를 제2 영역(Z2)보다 높게 조절함으로써 공정 튜브(100)의 상부 영역에서 열을 보상할 수 있다.
각 영역(Z1, Z2, Z3)에서의 가열 온도는 반도체 공정의 특성에 맞게 적절하게 조절할 수 있다.
본 실시예에 따르면 히터 블록(200)이 공정 튜브(100)보다 높게 연장된 구조를 가짐으로써 공정 튜브(100)의 상부에 열 보상을 위한 가열 공간(HS)을 확보할 수 있다. 그리고, 공정 튜브(100)보다 높게 상부에 배치되는 열선(400)을 통해서 가열 공간(HS)을 가열함으로써 가열 공간(HS)에 노출되는 공정 튜브(100)의 상부가 가열되도록 한다.
이와 같이 공정 튜브(100)의 돌출된 상부가 가열됨으로써 공정 튜브(100)의 중앙 영역으로 열 전달을 증가시킬 수 있고, 이에 따라 공정 튜브(100)의 중앙에 배치되는 웨이퍼(W)의 중앙으로 열 전달을 증가시킬 수 있다. 따라서, 기존 웨이퍼에서 중앙의 온도가 낮고 가장자리의 온도가 높은 문제를 해결할 수 있다. 즉, 웨이퍼(W)의 온도 산포를 개선할 수 있다.
일반적인 공정 튜브는 열선과 직접 마주하는 측면을 통해서 주로 가열되고, 돔 형상으로 돌출된 상부는 구조상 측면에 비해 가열되지 못하는 문제가 있었으며, 본 실시예에서는 공정 튜브(100)의 상부에 온도 보상을 위한 가열 공간(HS)을 확보하여 이러한 문제를 해결하였다.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명한다. 도 3은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 공정 튜브에 구비된 돌출부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치(20)는 공정 튜브(100A), 히터 블록(200), 커버 블록(300), 열선(400), 제어부(500)를 포함할 수 있다.
도 3에서 도시하는 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 구성은 상기 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)와 기본적인 구성이 실질적으로 동일하다. 다만, 공정 튜브(100A)의 구조가 상기 도 1 및 도 2에 도시된 공정 튜브와 다르기 때문에 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 중복되는 부분에 관한 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.
상기 공정 튜브(100A)는 외측 튜브(110) 및 상기 외측 튜브(110) 내에 설치되는 내측 튜브(120)를 포함할 수 있다.
상기 외측 튜브(110)는 상단이 폐쇄되고 돔 형상으로 돌출되는 구조를 가지고, 하단이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 외측 튜브(110)는 가열 공간(HS)으로 노출되는 상단 표면에 돌출부(111)를 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 돌출부(111)는, 예를 들어, 핀 형상의 구조를 가질 수 있다. 상기 돌출부(111)는 복수개가 상기 외측 튜브(110)의 상단 중앙에서 방사상으로 배열될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서는 상기 돌출부의 변형예를 개략적으로 나타내고 있다.
도 5a를 참조하면, 돌출부(112)는, 예를 들어, 링 형상의 구조를 가질 수 있다. 상기 돌출부(112)는 복수개가 상기 외측 튜브(110)의 상단 중앙을 기준으로 동심원을 이루며 배열될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 돌출부(113)는, 예를 들어, 상기 외측 튜브(110)의 상단 표면에서 상부로 돌출되는 깔때기 형상의 구조를 가질 수 있다.
도 5c를 참조하면, 돌출부(114)는, 예를 들어, 원뿔 형상의 구조를 가질 수 있다. 상기 돌출부(114)는 원뿔 형상의 꼭지점이 상기 외측 튜브(110)의 상단 표면에 접하는 형태로 배치될 수 있다.
상기 돌출부(111, 112, 113, 114)는 상기 가열 공간(HS)으로 노출되는 공정 튜브(100)의 상단 표면에 형성되어 열에 노출되는 면적을 증대시킴으로써 상기 공정 튜브(100)의 중앙 영역으로 열 전달을 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 가열 공간(HS)으로 노출되는 표면적을 증가시켜서 측면과의 차등 가열에 따른 열을 보상할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명한다. 도 6은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 7은 커버 블록에 결합된 반사부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 기판 처리 장치(30)는 공정 튜브(100), 히터 블록(200), 커버 블록(300), 열선(400), 제어부(500)를 포함할 수 있다.
도 6에서 도시하는 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 구성은 상기 도 1 및 도 3에 도시된 실시예에 따른 기판 처리 장치(10, 20)와 기본적인 구성이 실질적으로 동일하다. 다만, 반사부(600)를 더 포함하는 점에서 상기 도 1 및 도 3에 도시된 기판 처리 장치(10, 20)와 다르기 때문에 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 중복되는 부분에 관한 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.
상기 반사부(600)는 상기 커버 블록(300)의 하부면에 구비되어 상기 열선(400)으로부터 가해지는 열을 상기 공정 튜브(100)로 반사시킬 수 있다.
상기 히터 블록(200)의 내측면에 배치된 상기 열선(400)으로부터 발생되는 열은 상기 공정 튜브(100)의 상부에 배치되는 상기 반사부(600)에 의해 상기 공정 튜브(100)로 반사되어 상기 공정 튜브(100)의 상단부를 가열할 수 있다. 따라서, 상기 커버 블록(300)을 통해서 손실되는 열 에너지를 제어하여 상기 공정 튜브(100)를 가열하는데 사용할 수 있다.
상기 반사부(600)는 대략 원 형상의 플레이트 구조를 가질 수 있다. 상기 반사부(600)는 중앙에 상기 커버 블록(300)의 가스 통로(310)와 연결되는 개구(610)를 가질 수 있다.
상기 반사부(600)는, 예를 들어, 크롬(Cr), 백금(Pt), 스테인리스 스틸(SUS)등과 같은 금속 재질로 이루어질 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 반사부(600)는 상기 커버 블록(300)의 하부면 전체 또는 일부를 덮을 수 있다. 즉, 반사부(600)의 면적 비율을 조절하여 반도체 공정 특성에 맞도록 웨이퍼 중앙과 가장자리 사이의 온도 차이를 감소시키거나 증가시킬 수 있다.
도 8a 및 8b에서는 반사부(600)의 변형예를 개략적으로 나타내고 있다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 반사부(600A)는 상기 커버 블록(300)에서 상기 공정 튜브(100)를 향해 연장되는 반사면(611)을 가질 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 실시예와 달리 본 실시예에 따른 반사부(600A)는 대략 원뿔 형상의 입체적인 구조를 가지는 점에서 차이가 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(600A)는 상기 반사면(611)을 관통하는 복수의 관통홀(612)을 가질 수 있다. 상기 복수의 관통홀(612)을 통해서 상기 내부 공간(S) 내의 가스는 상기 커버 블록(300)의 가스 통로(310)를 따라서 외부로 배기될 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(600B)는 상기 공정 튜브(100)를 향해 돌출된 반사면(611)의 중앙에 개구(610)를 가질 수 있다. 물론, 도 8a와 같이 반사면(611)에 복수의 관통홀(612)을 가지는 것도 가능하다.
이와 같이, 반사부(600, 600A, 600B)가 공정 튜브(100)의 상부에 배치되어 열선(400)으로부터의 열을 상기 공정 튜브(100)로 반사시킴으로써 상기 공정 튜브(100)의 상부에서 열원의 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 공정 튜브(100)의 상부에서 열을 보상할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10, 20, 30... 기판 처리 장치
100... 공정 튜브
110... 외측 튜브
120... 내측 튜브
200... 히터 블록
300... 커버 블록
400... 열선
500... 제어부
600, 600A, 600B... 반사부

Claims (8)

  1. 복수의 웨이퍼가 적재된 웨이퍼 보트를 내부에 수용하는 공정 튜브;
    상기 공정 튜브를 내부에 수용하는 히터 블록;
    상기 히터 블록의 상부에 배치되어 상기 공정 튜브를 덮는 커버 블록; 및
    상기 히터 블록의 내측면에 배치되어 상기 공정 튜브를 가열하는 열선;
    을 포함하고,
    상기 히터 블록은 상기 공정 튜브보다 상부로 연장되어 상기 커버 블록과 함께 상기 공정 튜브의 상부에 가열 공간을 제공하고,
    상기 열선은 상기 공정 튜브보다 상부로 연장되어 상기 가열 공간을 향하는 부분이 상기 가열 공간을 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공정 튜브는 상기 가열 공간으로 노출되는 표면에 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커버 블록의 하부면에 구비되어 상기 열선으로부터 가해지는 열을 상기 공정 튜브로 반사시키는 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커버 블록은 상기 가열 공간과 연결되는 가스 통로를 가지며, 상기 반사부는 상기 가스 통로와 연결되는 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 커버 블록에서 상기 공정 튜브를 향해 연장되는 반사면을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사부는 상기 반사면을 관통하는 복수의 관통홀을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 히터 블록은 높이 방향을 따라서 복수의 영역으로 구획되고,
    상기 열선은 상기 히터 블록의 높이 방향을 따라서 구획된 각 영역에 각각 배치되어 개별적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열선과 연결되어 가열 온도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
KR1020160141143A 2016-10-27 2016-10-27 기판 처리 장치 KR101945264B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160141143A KR101945264B1 (ko) 2016-10-27 2016-10-27 기판 처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160141143A KR101945264B1 (ko) 2016-10-27 2016-10-27 기판 처리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180046191A true KR20180046191A (ko) 2018-05-08
KR101945264B1 KR101945264B1 (ko) 2019-02-07

Family

ID=62187409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160141143A KR101945264B1 (ko) 2016-10-27 2016-10-27 기판 처리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101945264B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050020757A (ko) * 2002-07-15 2005-03-04 에비자 테크놀로지, 인크. 써멀 프로세싱 시스템 및 수직 가변 챔버
JP2006196873A (ja) * 2004-12-13 2006-07-27 General Electric Co <Ge> 高速加熱冷却ウェハ処理アセンブリ及びそれを製造する方法
KR20070090117A (ko) * 2006-03-01 2007-09-05 에비자 테크놀로지, 인크. 횡단-흐름 라이너를 갖는 열처리 시스템
KR20070105004A (ko) * 2006-04-24 2007-10-30 삼성전자주식회사 반도체 제조장치 및 제조방법
KR20080080142A (ko) * 2006-03-07 2008-09-02 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050020757A (ko) * 2002-07-15 2005-03-04 에비자 테크놀로지, 인크. 써멀 프로세싱 시스템 및 수직 가변 챔버
JP2006196873A (ja) * 2004-12-13 2006-07-27 General Electric Co <Ge> 高速加熱冷却ウェハ処理アセンブリ及びそれを製造する方法
KR20070090117A (ko) * 2006-03-01 2007-09-05 에비자 테크놀로지, 인크. 횡단-흐름 라이너를 갖는 열처리 시스템
KR20080080142A (ko) * 2006-03-07 2008-09-02 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20070105004A (ko) * 2006-04-24 2007-10-30 삼성전자주식회사 반도체 제조장치 및 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101945264B1 (ko) 2019-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI679299B (zh) 具有空間分配氣體通道的氣流控制襯墊
US10145012B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
KR100434487B1 (ko) 샤워 헤드 및 이를 포함하는 박막 형성 장비
KR20200091543A (ko) 기판 처리 장치
KR101827647B1 (ko) 기판 처리 장치, 가열 장치, 천장 단열체 및 반도체 장치의 제조 방법
KR19990087225A (ko) 열처리장치
JP3167964B2 (ja) Ｃｖｄリアクタ用ガス注入システム及びガス注入方法
KR102466140B1 (ko) 가열 장치 및 이를 갖는 기판 처리 시스템
KR102306567B1 (ko) 개선된 열 균일성을 갖는 열 챔버
US9758870B2 (en) Substrate treatment apparatus, and method for controlling temperature of heater
CN208829761U (zh) 一种沉积炉管
KR101440307B1 (ko) 기판처리장치
KR101945264B1 (ko) 기판 처리 장치
JP6002837B2 (ja) 基板処理装置
WO2019186681A1 (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
CN100413036C (zh) 氮化硅膜制作方法及氮化硅膜制作装置
KR100596503B1 (ko) 기판 가열로 및 이를 포함하는 화학 기상 증착 장치
JP2005032883A (ja) 基板処理装置
TW202405228A (zh) 用於製程溫度控制之主動控制預熱環
KR101452829B1 (ko) 히터의 온도조절방법
KR20020000445A (ko) 씨브이디 박막제조장치
KR20060091468A (ko) 가열로 및 이를 갖는 기판 가공 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant